PORTALE DELLA DIDATTICA

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Scienza delle costruzioni

01CFOMH

A.A. 2024/25

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Edile - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 70
Esercitazioni in aula 30
Tutoraggio 30
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Manuello Bertetto Amedeo Domenico Bernardo Professore Associato CEAR-06/A 70 15 0 0 2
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ICAR/08 10 B - Caratterizzanti Edilizia e ambiente
2023/24
L'insegnamento si pone come una cerniera tra le materie di base dei primi tre periodi didattici (matematica e fisica) e le materie piu’ applicative e progettuali dei periodi successivi. Nell'insegnamento vengono presentati quei principi teorici fondamentali che, ove correttamente acquisiti ed applicati, consentono di analizzare il comportamento meccanico dei solidi elastici ed in particolare dei sistemi di travi. Ulteriori contributi specifici, propedeutici alle lezioni di Tecnica delle Costruzioni e Teoria delle Strutture, potranno essere introdotti previa discussione con i docenti responsabili degli insegnamenti.
This course is offered to engineering students in the second year, after courses on Calculus, Physics and Analytic Geometry and before courses on Building Design and Construction. The basic concepts presented make it possible to develop all the necessary formulas in a rational and logical manner, and to clearly indicate the conditions under which they can be safely applied to the analysis and design of actual engineering structures with special focus on truss and beam systems. Additional specific contributions, preparatory for Building Design and Structural Theory lessons, may be introduced after discussion with the teachers in charge of the topics.
Oltre a conoscere i concetti teorici elencati nel seguito, l’allievo dovra’ essere in grado di applicarli nei problemi proposti. Piu’ precisamente, con riferimento ai sistemi isostatici piani di travi, l’allievo dovra’ essere in grado di determinare le reazioni vincolari, i diagrammi di sforzo normale, momento flettente e taglio e la linea elastica; di calcolare le tensioni nelle travi sulla base del principio di Saint Venant; di applicare i criteri di resistenza per gli stati tensionali triassiali; di verificare un pilastro snello caricato di punta.
L’allievo deve conoscere la teoria cinematica, statica e dinamica del punto materiale, le operazioni sui vettori (somma, moltiplicazione per uno scalare, prodotto scalare e prodotto vettoriale) e sulle matrici, gli argomenti di base di algebra lineare e geometria (analitica e differenziale). Per le funzioni di una variabile deve conoscere limiti, derivate, integrali, sviluppo in serie di Taylor e soluzione delle equazioni differenziali a coefficienti costanti. Per le funzioni di piu’ variabili deve conoscere le regole di derivazione, integrazione e sviluppo in serie di Taylor.
SISTEMI DI TRAVI ISOSTATICI (8 ore di lezione e 18.5 di esercitazione): Richiami di cinematica e statica; vincoli piani; maldisposizione dei vincoli; studio algebrico della cinematica; studio grafico dei sistemi ad un grado di labilita’ (catene cinematiche); studio algebrico della statica; dualità statico-cinematica; determinazione delle reazioni vincolari con le equazioni ausiliarie, con il Principio dei Lavori Virtuali e con il metodo grafico; curva delle pressioni; caratteristiche interne della sollecitazione; equazioni indefinite di equilibrio per le travi; archi a tre cerniere; strutture chiuse; travature reticolari, travi Gerber. IL SOLIDO DEFORMABILE (6 ore di lezione e 4.5 di esercitazione): Tensore delle deformazioni; dilatazioni e scorrimenti; proiezioni del vettore spostamento; legge di trasformazione del tensore per rotazioni del sistema di riferimento; direzioni principali di deformazione; dilatazione volumetrica; vettore tensione; tensore degli sforzi; proiezioni del vettore tensione; legge di trasformazione del tensore degli sforzi per rotazioni del sistema di riferimento; direzioni principali di tensione; tensori idrostatico e deviatorico; circoli di Mohr, stato tensionale piano. Equazioni indefinite di equilibrio; equazioni di equivalenza al contorno; formulazione matriciale e dualita’ statico-cinematica; Principio dei Lavori Virtuali applicato al solido deformabile. LEGGE COSTITUTIVA ELASTICA (4 ore di lezione): Elasticita’ lineare; potenziale elastico, teorema di Kirchhoff, modulo di Young e coefficiente di Poisson; problema elastico; equazione di Lame’ in forma operatoriale; Teorema di Clapeyron; Teorema di Betti, isotropia. CRITERI DI RESISTENZA (3 ore di lezione): Coulomb, Tresca e Von Mises. GEOMETRIA DELLE AREE (3 ore di lezione e 4.5 di esercitazione): Leggi di trasformazione del vettore dei momenti statici e del tensore dei momenti di inerzia per rototraslazioni del sistema di riferimento; direzioni e momenti principali di inerzia; circoli di Mohr; simmetria assiale e polare. SOLIDO DI SAINT VENANT (16 ore di lezione e 13.5 di esercitazione): Ipotesi fondamentali; sforzo normale; flessione retta; sforzo normale eccentrico; flessione deviata; nocciolo centrale di inerzia; ortogonalita’ energetica; torsione (sezioni circolari, sezioni di forma qualsiasi, sezioni sottili aperte e chiuse); taglio (centro di taglio, trattazione semplificata di Jourawsky, sezione rettangolare, scorrimento medio, sezioni sottili); verifiche di resistenza; equazione differenziale della linea elastica. PRINCIPIO DEI LAVORI VIRTUALI APPLICATO ALLE STRUTTURE (7 ore di lezione, 9 di esercitazione): Determinazione degli spostamenti elastici nelle strutture isostatiche. Risoluzione delle strutture una volta iperstatiche. Strutture reticolari iperstatiche. Cenni alle distorsioni termiche e cedimenti vincolari. INSTABILITA’ DELL’EQUILIBRIO ELASTICO (3 ore di lezione).
Al fine di verificare l'apprendimento, vengono assegnati dei compiti a casa.
Le esercitazioni saranno svolte sui seguenti argomenti: SISTEMI DI TRAVI ISOSTATICI (18.5 ore) CERCHI DI MOHR (4.5 ore) GEOMETRIA DELLE AREE (4.5 ore) SOLIDO DI SAINT VENANT (13.5 ore) PRINCIPIO DEI LAVORI VIRTUALI APPLICATO ALLE STRUTTURE (9 ore) Se sarà possibile utilizzare il laboratorio MASTRLAB del DISEG, gli studenti, divisi in gruppi di 25 persone, assisteranno alle seguenti prove condotte dai tecnici di laboratorio: Prova di compressione diretta monoassiale su cubo di calcestruzzo. Prova di trazione diretta monoassiale su tondo in acciaio per cemento armato ordinario. Prova di laboratorio avente la finalita’ di determinare sperimentalmente la posizione del centro di taglio in un profilato a C in alluminio, vincolato a mensola. Inoltre nel laboratorio didattico sono istallate due lavagne attrezzate dove gli studenti, divisi in gruppi di 12 persone, possono eseguire direttamente misure di freccia elastica sulle strutture sottoelencate. Trave appoggiata con carico concentrato e ripartito Trave a mensola con incastro elasticamene cedevole Trave a mensola con flessimetro sensibile al centesimo di millimetro. Trave continua isostatica analizzabile componendo spostamenti e rotazioni. Portale incernierato al piede Arco incernierato
Sito Web: http://www.polito.it/scienza delle costruzioni/edili. Teoria: A.Carpinteri, Scienza delle Costruzioni, Vol 1 e 2, Pitagora Editrice. Esercizi:F.P.Beer, E.R.Johnston jr., J.T.DeWolf, D.F.Mazurek Meccanica dei solidi - Elementi di Scienza delle Costruzioni, IV edizione, McGraw-Hill, 2010. Esercizi: E.Viola, Esercitazioni di Scienza delle Costruzioni, Vol.1, Pitagora Editrice.
Slides; Dispense; Libro di testo; Libro di esercitazione; Esercizi; Esercizi risolti; Video lezioni tratte da anni precedenti;
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto individuale;
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Individual essay;
... L’esame comprende una prova scritta ed una orale. Poiché l'interesse e' rivolto a verificare l'abilita' di applicare i concetti teorici a semplici problemi professionali, durante la prova scritta e’ consentito l’uso di formulari, appunti e libri; al contrario, durante la prova orale, che intende verificare comprovate conoscenze teoriche, tale uso non e’ consentito. La prova scritta si basa sulla soluzione di problemi simili a quelli trattati durante le esercitazioni. I temi svolti delle passate sessioni d’esame sono disponibili attraverso il sito Web citato in precedenza. La prova scritta riguarda la soluzione di una struttura isostatica con il tracciamento dei diagrammi M,N,T (10 punti); di una iperstatica con la determinazione delle reazioni vincolari e il tracciamento dei diagrammi M,N,T (10 punti); la determinazione delle tensioni nella sezione di un solido di S. Venant (10 punti). Il tempo concesso è di 3 ore. La prova orale si basa su due domande di teoria estratte da un elenco pre-definito.Il tempo concesso e' di 1 ora. Il voto finale e’ la media dei voti ottenuti nelle tre prove precedentemente descritte. In caso di dubbio, vengono presi in considerazione i risultati dei compiti a casa. Il voto massimo e’ trenta e lode.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
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